Intensywny wiatr w otoczeniu czarnej dziury

dnia 09/05/2016
Wizja artystyczna dysku akrecyjnego otaczającego czarną dziurę V404 Cygni. Źródło: Gabriel Perez, IAC

Wizja artystyczna dysku akrecyjnego otaczającego czarną dziurę V404 Cygni. Źródło: Gabriel Perez, IAC

Międzynarodowy zespół astrofizyków odkrył intensywny wiatr w pobliżu jednej z najbliższych nam czarnych dziur.

Podczas obserwacji V404 Cygni, gwiazdy która gwałtownie i bardzo jasno rozbłysła w czerwcu 2015 roku po ponad 25 latach spokoju, zespół  rozpoczął wykonywanie pomiarów optycznych dysku akrecyjnego wokół czarnej dziury za pomocą 10.4-metrowego teleskopu Gran Telescopio CANARIAS (GTC) – największego teleskopu obserwującego w zakresie optycznym i podczerwonym na świecie mieszczącego się w obserwatorium Roque de los Muchachos (Garafia, La Palma) na Wyspach Kanaryjskich.

Wyniki, które zostały opublikowane dzisiaj w periodyku Nature wskazują obecność wiatru neutralnej materii (niezjonizowanego wodoru i helu), który powstaje w zewnętrznych warstwach dysku akrecyjnego i reguluje akrecję (opadanie) materii na czarną dziurę. Ten wiatr, wykryty po raz pierwszy w układzie tego typu, charakteryzuje się bardzo wysoką prędkością (3000 km/s), przez co może uciec z pola grawitacyjnego wokół czarnej dziury.

Profesor Phil Charles z Wydziału Fizyki i Astronomii na Uniwersytecie w Southampton powiedział: „Jego obecność umożliwia nam wytłumaczenie dlaczego rozbłysk, pomimo swojej jasności i gwałtowności, przy stałych zmianach jasności i wyrzutach masy w formie dżetów, był bardzo krótki i trwał tylko dwa tygodnie.”

Pod koniec tego rozbłysku obserwacje GTC ujawniły obecność mgławicy powstałej z materii wyrzuconej przez wiatr. To zjawisko, które po raz pierwszy zostało zaobserwowane przy czarnej dziurze, pozwala naukowcom oszacować ilość masy wyrzuconej do ośrodka międzygwiezdnego.

Teo Munoz Darias, badacz z Instituto de Astrofisica de Canarias (IAC) oraz główny autor badania mówi: „Jasność źródła oraz duży obszar obserwowany przez GTC umożliwił nam nie tylko wykrycie wiatru, ale też zmierzenie zmienności jego właściwości w skali minut. Uzyskana w ten sposób baza danych stanowi najdokładniejszy zestaw obserwacji obiektu tego typu.”

„Rozbłysk V404 Cygni ze względu na swoją złożoność oraz wysoką jakość i dużą ilość obserwacji, pozwoli nam zrozumieć w jaki sposób czarne dziury pożerają materię z dysków akrecyjnych.”

„Uważamy, że to co zaobserwowaliśmy za pomocą GTC w przypadku V404 Cygni zdarza się także w przypadku innych czarnych dziur charakteryzujących się dużym dyskiem akrecyjnym,” mówi prof. Charles oraz Jorge Casares z IAC, dwóch odkrywców V404 Cygni oraz współautorów opracowania.

V404 Cygni to czarna dziura znajdująca się w układzie podwójnym w Gwiazdozbiorze Łabędzia. W układach tego typu (aktualnie znamy niecałe 50 przypadków), czarna dziura o masie około 10 mas Słońca pożera materię z bardzo blisko wokół niej krążącej gwiazdy – towarzysza. W tym procesie materia opada na czarną dziurę i tworzy dysk akrecyjny, którego gorące, wewnętrzne obszary emitują promieniowanie rentgenowskie. Zewnętrzne regiony dysku możemy nadal badać w zakresie promieniowania widzialnego, które znajduje się w zakresie obserwowanym przez teleskop GTC.

V404 Cygni, znajdująca się zaledwie 8000 lat świetlnych od Ziemi, jest jedną z najbliższych nam czarnych dziur i charakteryzuje się wyjątkowo rozległym dyskiem akrecyjnym (o promieniu około 10 milionów kilometrów), którego rozbłyski są szczególnie jasne we wszystkich zakresach promieniowania (promieniowanie rentgenowskie, widzialne, podczerwone i radiowe).

15 czerwca 2015 roku V404 Cygni ponownie rozbłysnęła po ponad 25 latach spokoju. W tym okresie jej jasność wzrosła ponad milionkrotnie w zaledwie kilku dni, przez co obiekt ten stał się najjaśniejszym źródłem w zakresie rentgenowskim na niebie. GTC rozpoczął wykonywanie obserwacji spektroskopowych 17 czerwca w ramach specjalnego programu opracowanego przez naukowców IAC do obserwacji tego typu zjawisk.

Obserwacje wykonano za pomocą instrumentu OSIRIS zainstalowanego na GTC i trwały one przez dwa tygodnie od momentu rozbłysku, po 1-2 godzinę na dobę. Dodatkowo, badania obejmowały obserwacje w zakresie rentgenowskim za pomocą satelitów INTEGRAL oraz SWIFT, jak również radio-interferometru AMI znajdującego się w Wielkiej Brytanii.

Źródło: University of Southampton

Dodaj komentarz